,
(k=0,1,…,n) 作代换x=a+th带入上式,变为: 其中:
(k=0,1,…,n) (1-1) 这个积分是有理多项式积分,它与被积函数f(x)和区间[a,b]无关。
只要确定n就能计算出系数
。 于是得到称为Newton—Cotes公式的求积公式: (1-2) 其中
称为Newton—Cotes系数。如表1所示。 表1 Newton—Cotes系数
§3.1计算n阶求积公式
若有m次代数精度,对(k=0,1,…)应有
而。
§3.2 Gauss求积公式的基本原理
更一般形式: (2-1) 为权函数,设>0,且在[a,b]上可积,构造n阶求积公式:
(2-2) 积分点使得(2-2)式达到2n+1次代数精度,则积分点称为Gauss 点,(2-2)式称为Gauss求积公式。
§2Newton—Cotes公式 §2.1Newton—Cotes公式的推导
当§1.1插值求积公式的插值节点为等距节点时,就得到Newton— Cotes公式。
将区间[a,b]n等分,,n+1个节点为 xk=a+kh (k=0,1,…,n)
在节点上对f(x)的Lagrange插值多项式是:
用Pn(x)代替f(x)构造求积公式: 记
y=(1-1/2*(sin(x)).^2).^(1/2); 在Matlab工作窗口中调用函数:
y2=gauss2('gaussf',0,pi/2) 运行结果为:
y2= 1.3508
第5章 结论
通过以上变成和计算,得到所求的两组积分:
应用Newton—Cotes积分公式所求的结果分别是 y1=1.5078,y2 = 1.3506,而应用Gauss-Legendre方法所求得的结果分别是y1=1.5705 和 y2= 1.3508。单从结果上看,我们也能看出,Newton—Cotes积分公式 和Gauss-Legendre积分公式在精度上的确存在着差异(两者n的取值不 同)。而结果上的差异来源很明显是插值积分在近似替代时产生的,结 合第1章理论依据的内容,Newton-Cotes积分公式的精度最高可达n+1 次,Gauss-Legendre积分公式的精度为2n+1次,由此可知,当n相同 时, Gauss -Legendre积分公式比Newton—Cotes积分公式具有更高的 代数精度。而就本题而言Gauss -Legendre积分公式具有5次代数精度, Newton—Cotes积分公式也具有5次代数精度。因此二者所求积分只存在 微小的差异,结果都比较准确。